Технология подземной разработки калийных месторождений

Изложены результаты научных исследований новых технологичес­ ких схем очистной выемки и закладки, напряженно-деформированного состояния приконвдшого массива капитальных и подготовительных выработок со слабоустойчивыми слоистыми щювлями, вопросы венти­ ляции, борьбы с газами и пылью в калийных рудниках СССР.

Сборник цредназначен для цреподавателей, аспирантов и сту­ дентов вузов, научных и инженерно-технических работников научноисследовательских и проектных организаций и горнодобывающих цредприятий.

Редакционная коллегия: А.Е. КРАСНОШТЕЙН (отв.редактор), Г.Д. ПОЛЯНИНА (отв. за выпуск), Г.И. КРАВЧЕНКО, Н.Ы. ПРОСКУРЯКОВ,

И.И.МЕДВЕДЕВ, К.Г. СИНОПАЛЬНИКОВ, В. Г. ЗИЛЬЕЕРШЩТ

Рецензент: Патокин Л.К.

Пермский политехнический институт, 1988

работки пласта В» а испытуемые варианты не решают цроблемы, так как первый требует значительного увеличения подачи воздуха в рудник и на пласт В» а второй не исключает использования сущест­ вующего способа выемки цри отработке верхнего слоя для обеспече­ ния проветривания камер (цри работе комбайнов) за счет общешахт­ ной депрессии. Наряду с этим в испытуемой технологии предусмотре­ на периодичность выполнения дегазационных и очистных работ, что снижает эффективность использования комбайновых комплексов.

Проблема повышения эффективности разработки пласта В мо­ жет быть решена только комплексно с учетом горно-геологических и горно-технических факторов и качественной характеристики пласта.

Так, например, расчеты показывают, что экономически целесооб­ разно и более безопасно пласт В отрабатывать не сразу на всю мощ­ ность, а в несколько этапов. На первом этапе цри сохранении сущест­ вующей ширины камеры 8 м следует извлекать только самый богатый 6-й сдой мощностью 4,53 м. При этом ширина междукамерного целика составит 8,5 м, извлечение рудной массы по пласту В - 21,7 %9 а содержание МдСЕ2 возрастет на 3 -3,5 %. При этом после затухания оседаний от выемки первого слоя пласта В можно осуществить, на­ пример, бурошнековую выемку более богатых 2-го и 4-го сдоев так, чтобы не произошло наложения краевых частей мульды сдвижения от выемки каждого из слоев. Таким образом, селективная выемка поз­ воляет, не снижая достигнутого уровня извлечения на первом этапе,

повысить качество добываемой руды, а в последующем и общий уровень извлечения с пласта В.

Наряду с этим расчеты показывают, что рациональное исполь­ зование существующей системы горных машин при выемке пласта В позволит увеличить производительность труда рабочего очистного забоя в 4,5 раза и в 2 -2 ,5 раза онизить себестоимость добычи I т

РУДЫ.

Принципиальная схема технологии разработки пласта В с указан­ ными показателями представденв на рисунке. Очистные работы выпол­ няют взаимно перпендикулярными камерами укрупненной комплексной бригадой, в распоряжении которой имеется необходимое комбайновое и буровзрывное оборудование. По предлагаемой технологии комбайно­ вый и буровзрывной комплексы работают независимо друг от друга на разных полупанелях, буровзрывным комплексом осуществляется подготовка очередного участка к комбайновой выемке; проходка под­ готовительных вырвботок, выемка руда в широтных камерах, проходи-

4

ленив действия одного из главных нормальных напряжений. Это нап­ равление определялось по данным института горного дела Минчермета ОХР Г I ] и Уральского филиала ВНИМИ С2 ] . Установлено, что для Среднего ф ал а максимальное главное напряжение имеет преимущест­ венно широтное направление. Измерения щюводвли в средней части Тагальско-Магнитогорского прогиба, вытянутого в меридиональном направлении вдоль фальской складчатой структуры Г 3 ] . В север­ ной части этого прогибе, на Петропавловском антиклинальном под­ нятии на широте Североуральского бокситового месторождения опре­ деление ЦДС показало, что в регионе главные напряжения сжимающие. Максимальное главное напряжение имеет субширотное направление, минимальное главное напряжение - субмеридиональное направление. Соотношение между величиной максимального главного напряжения, Промежуточного главного и минимального главного составляет 1 :0 ,6 :0 ,5 .

Предурадьский краевой прогиб от Тагильско-Магнитогорского црогаба отделяется двумя крупными структурами: Центрально-Ураль- ским поднятием и Западно -ф а льской внешней зоной складчатости.

К Западно-Уральской внешней зоне складчатости приурочено Кизеловское каменноугольное месторождение, где также проведены исследования ЦДС массива горных пород. Получено, что максимальное главное напряжение действует почти в горизонтальной плоскости и имеет направление, близкое в широтному с отклонением на 27° на северо-запад. Промежуточное главное напряжение направлено субмеридионадьно, под углом ЗбР к горизонтальной плоскости. Со­ отношение между главными напряжениями составляет 1 ,0 :0 ,8 5 :0 ,7 .

Для условий Верхнекамского месторождения максимальные глав­ ные напряжения действуют в субшаротном направлении с отклонени­ ем от широтного на 30° на северо-запад, минимальные главные напряжения ориентированы в субмерядиональном направлении с отклонением от меридионального на 25° на северо-восток, промежу­ точное ориентировано почти вертикально. Соотношение между глав­ ными напряжениями 1 ,0 :0 ,85:С,7 .

На руднике ШЗРУ-2 измерены направления осей складок 3-го

складки коробчатой и сдсшю-сводовой форм представляв», как пра­ вило, комбинацию простых форм, для котор»ах характерна вергент-

вооть я кулвсообразность сочлененияПоследнее оботоятельство обуславливает сложное в плане строение складокОсевые плоскости цростшс форм, развитых как автономно, так и в сочетании, ориен­ тированы в субмеридщональном направлении и на некоторых участках в северо-западном направлении* В плоскости пласта наблюдается чередование участков сложностидчатого строения с участками от­ носительно спокойного залегания. Ориентировка осевых поверхнос­ тей внутрвформационных складок не совсем согласуется со строени­ ем внешних тектонических форм, что свидетельствует о разноэтяпности формирования внутриформавдонной складчатости и внешних тектонических структур месторождения» Поэтому, видимо, действие максимального главного напряжения на Вврхнекамском месторождении не совпадает с ориентировкой осей складок промышленных пластов*

Из теории проведения горных выработок известно, что для обеспечения наилучшего состояния горные выработки необходимо Проводить в направлении действия максимального главного напря­ жения, а оси междукамерных ленточных целиков должны быть ориен­ тированы в том же направлении*Это необходимо учитывать при проек­ тировании горных работ на рудниках Верхнекамского месторождения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

I* Напряженное состояние земной коры (по измерениям в мас­ сивах горных пород): Сб. статей. М.: Наука, IS73. С. 77-79.

2 . Выполнить прогноз удвроопвсности, разработать и внедрить комплекс мер предотвращения горных ударов на Североурадьскоы бокситовом месторождении: Отчет о НИР (промежуточный) / УФ БНИМИ. J* ГР 022Ю70000044; Свердловск, 1978. 208 с .

3 . Тектоника СССР. Т. 3 . М., 1958. С. 247-250.

4. Технологические схемы механизации очистной выемки калий­ ных пластов Верхнекамского месторождения: Отчет о НИР / УФ ВНИИГ. Пермь, 1979. С. 12-14.

Б.В. Лаптев, Р.П. Потехин

КВОПРОСУ О КОНЦЕНТРАЦИЙ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОРОДАХ ВОКРУГ ВЫРАБОТОК

(Уральский филиал БНИИГ, ВНИМИ)

В условиях шахт Кв9еловского угольного и Североуральского бокситового бассейнов известно много примеров, когда I катего­ рия удароопасности или шелушение пород отмечаются лишь в одном месте сечения выработки - только в вдовле или в одной из ее стенок, а в стволах - по его окружности. Обычно это объясняют неоднородностью пород.

Изучению поставленного воцрооа помогает анализ интерферен­ ционных картин, а именно изохром и изоклин, возникающих в фотоупругих датчиках - изотропном материале, - отверстия в которых можно рассматривать как имитацию выработки.

В лабрраторных экспериментах на оптичеоки активных материа­ лах обычно получают симметричные картины расцределения напряже­ ний в моделях с круглым отверстием. Однако в этих условиях не­ возможно получить разнообразия в направлениях нагрузок, возника­ ющих в натурных условиях.

Авторами проанализированы замеры величин и направлений пригрузок в упруговязкопластичных соляных породах на Верхнекам­ ском месторождении, проведенные полярископом ШП- I по фотоупругим датчикам и тенэостанцией ИИД-2А по скважинным деформометрам ЛП-9М2. Использовались фотоуцругие датчики из стекла марки К-8 чувствительностью не менее 0 ,1 МПа двух типоразмеров - толщи­ ной 10 и 30 мд, внешним диаметром соответственно 35 и 40 мм с отверстием диаметром 5 ,0 ш • Всего было установлено 28 датчиков и Ю дефррмометров и в условиях изменяющейся горно-технической обстановки в течение почти 3 лет цроизведено около 350 замеров.

Вфотоуцругих датчиках наблюдались как симметричные, так

внесимметричные интерференционные картины вокруг отверстий в различные периоды времени .Это значит, что даже в изотропном ма­ териале оптических датчиков условия деформирования пород вокруг

них мо1у т приводить к искажению симметрии и концентрации напря­

случае высокая концентрация нацряжений возникает лишь в одном месте сечения выработки. Это может быть вызвано и анизотропией пород, нацрнмер, различными структурными неоднородностями. В изотропных породах такое раоцределение нацряжений связано с не­ однозначным изменением их прочностных и деформационных показа­

ти высоких концентраций напряжений (создание сплошной щели в одном месте сечения выработки).

ми. Л .: ВНИМИ. 1980. С. II6 - II8 .